調(diào)整三相不平衡負(fù)荷減少電能損耗

1、調(diào)整三相不平衡負(fù)荷減少電能損耗在低壓供電系統(tǒng)中,常采用三相四線制供電。目前為保證安全用電,設(shè)備外殼還采用專用的接地線路。單相用電設(shè)備(如照明系統(tǒng)、日常家電等 及多相用電設(shè)備的不對稱負(fù)荷運(yùn)行,會使三相電流幅值及其相角互不相等。另外線路運(yùn)行中出現(xiàn)的短路故障如單相短路、兩相短路也會造成三相電路的不對稱。采用三相四線制供電,可以使不對稱的三相負(fù)載仍舊得到對稱的三相電壓,只要零線可靠,即使三相不對稱也能正常工作。但是如果三相四線制供電系統(tǒng)中零線斷線或接觸不良,在三相負(fù)載不對稱的情況下則會產(chǎn)生中性點(diǎn)位移,使得三相電壓不對稱。三相負(fù)荷的不對稱程度是用不對稱度來衡量的,線電壓的不對稱程度用線電壓負(fù)序分量有效值

2、UL2 與正序分量有效值UL1 的比值來表示。即:= UL2 / UL1 ×100 %通常規(guī)定,當(dāng)< 5 %時(shí),可近似認(rèn)為線電壓是對稱的。實(shí)際上,大多數(shù)的三相負(fù)荷是不對稱的。不對稱負(fù)荷造成三相電壓不平衡,電壓偏移值增大,電壓波形產(chǎn)生畸變,線損增加。1 三相不平衡負(fù)荷的危害(1 三相負(fù)荷不平衡影響設(shè)備的運(yùn)行出力。發(fā)電機(jī)設(shè)備容量設(shè)計(jì)是按三相負(fù)荷平衡條件來確定的。如果三相負(fù)荷不平衡,設(shè)備容量只能以三相負(fù)荷中最大的一相為限,因此設(shè)備出力降低。(2 三相負(fù)荷不平衡,中性線就有電流流過,低壓供電線路損耗增大。(3 三相負(fù)荷不平衡,造成三相電壓不對稱,使中性點(diǎn)電位產(chǎn)生位移。三相中哪相負(fù)荷大哪

3、相電壓就降低,而負(fù)荷小的相電壓就升高。為此,如果控制中性線電流不超過20 % ,則中性點(diǎn)位移不會造成三相電壓的嚴(yán)重不對稱。規(guī)程要求電流不平衡度不得大于20 % ,計(jì)算公式為:= ( Imax - Icp / Icp ×100 %式中: Imax 最大電流;Icp 平均電流。(4 中性線電流過大,使配電變壓器運(yùn)行溫度升高,嚴(yán)重時(shí)會將變壓器燒壞。當(dāng)中性線電流過大時(shí),零序電流所產(chǎn)生的零序磁通會在油箱壁及鋼結(jié)構(gòu)中通過,引起較大的損耗,從而使配電變壓器運(yùn)行溫度升高。絕緣油和絕緣材料長期受到高溫影響,變壓器壽命會縮短,嚴(yán)重的甚至燒壞。(5 三相負(fù)荷不平衡造成三相不平衡,影響電動機(jī)的輸出功率,并使

4、繞組溫度升高。三相電壓不平衡時(shí),在異步電動機(jī)定子中便產(chǎn)生一個(gè)逆序旋轉(zhuǎn)磁場,電動機(jī)在順、逆兩序磁場的作用下運(yùn)行,由于順序旋轉(zhuǎn)磁場比逆序旋轉(zhuǎn)磁場大,故電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向仍與順序方向相同。逆序磁場的存在,產(chǎn)生了較大的逆序方向的制動力矩,使電動機(jī)輸出功率減小。又由于轉(zhuǎn)子阻抗小,產(chǎn)生的逆序電流大,使繞組溫度升高,減小了電動機(jī)的使用壽命。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比,電壓降低10 % ,轉(zhuǎn)矩降低19 % ,滿載時(shí)電流增加11 %,溫度升高6 %7 %。(6 三相負(fù)荷不平衡,使有的相電壓高,另外的相電壓降低,這對照明中大量使用的白熾燈也會產(chǎn)生不良影響。當(dāng)端電壓降低5 %時(shí),其光通量將減少18 % ,照

5、明度降低;而端電壓升高5 % ,燈泡的壽命將減少一半,燈泡消耗量將劇增。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:“企業(yè)內(nèi)部供電電壓偏移允許值一般不應(yīng)超過額定電壓±5 %”。(7 中性線電流過大,導(dǎo)線可能會燒斷。中性線導(dǎo)線截面一般應(yīng)是相線截面的50 %,但在選擇時(shí),有的往往偏小;由于接頭質(zhì)量不好,會使電阻增大。因此,常發(fā)生中性線接頭過熱、燒斷故障。以上分析說明,調(diào)整不平衡負(fù)荷具有十分重要的作用。2 調(diào)整不平衡負(fù)荷的重要作用在三相四線制供電線路中,三相電流平衡時(shí)的線路功率損耗最小。三相電流不平衡時(shí)線路功率增大的部分稱為線路的電流不平衡附加線損。通過對線路實(shí)際情況的計(jì)算,可以進(jìn)一步了解調(diào)整不平衡負(fù)荷對平衡電流的重要

6、作用。例:某井隊(duì)生活區(qū)干線電阻R = 1. 0 ,中線電阻R0= 2. 0 ,各相電流分別為: IA = 250A , IB = 100A , IC =150A , I0 = 76A ,試計(jì)算附加線損。解:據(jù)P = ( IA - IB 2 + ( IB - IC 2 + ( IC -IA 2 / 3 ×R + I02 R0 = (250 - 100 2 + (100 - 150 2 +(150 - 250 2 / 3 ×1. 0 + 762 ×2. 0 = 23.22 (kW通過以上計(jì)算,可以看出附加線損值是相當(dāng)大的。調(diào)整三相負(fù)荷使三相電流保持平衡是降損節(jié)電的重要

7、措施,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。3 調(diào)整不平衡負(fù)荷主要措施(1 調(diào)整低壓配電線路的三相負(fù)荷,盡量使其平衡。定期測量三相電壓的平衡情況,調(diào)查并實(shí)際調(diào)整負(fù)荷,使三相負(fù)荷晝勻衡,減少不平衡負(fù)荷對電壓偏移的影響。同時(shí),可以降低三相電流不平衡度,減少中性線電流的增大,即減少線損。(2 根據(jù)負(fù)荷變化情況,合理調(diào)整運(yùn)行方式,適當(dāng)調(diào)節(jié)各用電設(shè)備的用電時(shí)間,減少最大負(fù)荷,增加最小負(fù)荷,提高負(fù)荷率。(3 合理調(diào)整電壓。當(dāng)用電負(fù)荷不平衡電流大于供電設(shè)備額定電流10 %時(shí),采取措施平衡負(fù)荷。(4 適當(dāng)增大導(dǎo)線截面可以減少阻抗,減少線路損耗,同時(shí)也減少負(fù)荷變動情況下電壓的波動。(5 提倡使用三相四線制照明干線。對照明系統(tǒng)一般

8、習(xí)慣采用單相二線給路燈、井場照明、營房等供電。如果改用三相四線作為干線,把每條線路的用電負(fù)荷均勻地分配到三相上,這不僅對平衡三相負(fù)荷減少三相不平衡負(fù)荷所引起的電能損耗有利,而且還可以直接減少每條干線上的電能損耗,具有顯著的節(jié)電效果。設(shè)總電流為I ,每根輸電線的電阻為R ,功率因數(shù)cos= 1 ,采用單相二線供電時(shí)的線損為: P1 = 2I*IR (1采用三相四線制供電線路,把負(fù)荷平均分配到三相上,則每相的電流為1/ 3I ,其線損為:P2 = 3 (1/ 3 I 2 R = 1/ 3 I2 R (2(1 、(2 兩式相除,得:P1 /P2 = (2I2 R / (1/ 3 I2 R = 6 (

9、倍忽略某些次要的因素,可以近似認(rèn)為單相線損是三相線損的6 倍。實(shí)際使用中,三相負(fù)荷很難做到真正平衡,此時(shí)的線損為:P2 = ( IA2 + IB2 + IC2 R + I02 R例:某井隊(duì)生活區(qū)供電線原采用單相二線供電,測得電流I 為94A ,每根供電線的電阻R 為2. 0;現(xiàn)改用三相四線制供電,測得各相電流分別為IA = 34A , IB =31. 2A ,IC = 28. 8A ,中性線電流I0 = 5A ,求全年節(jié)約的電能。解:P1 = 2I2 R = 2 ×942 ×2. 0 = 35. 344 (kWP2 = ( IA2 + IB2 + IC2 R + I02 R= ( 342 + 31. 22 + 28. 82 ×2. 0 + 52 ×2. 0 = 5. 96